振興民族工業(yè)，研制國產(chǎn)化的貼片機(jī)
近年來，SMT技術(shù)與電子信息技術(shù)保持同步發(fā)展的態(tài)勢，并且在電子信息產(chǎn)業(yè)中所發(fā)揮的作用越來越突出，地位越來越重要。這個(gè)觀點(diǎn)已被越來越多的人所接受。新產(chǎn)品層出不窮，并迫切需求新型的SMT技術(shù)和設(shè)備，特別是在設(shè)備市場上無論是中小企業(yè)還是從事SMT工作的工程技術(shù)人員，總希望見到價(jià)廉物美的國產(chǎn)貼片機(jī)，但時(shí)至今日尚無蹤影。我國要不要制造國產(chǎn)的貼片機(jī)？研制何種檔次的貼片機(jī)？政府決策部門“調(diào)研、論證”的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，本文作者的觀點(diǎn)是：研制國產(chǎn)貼片機(jī)，特別是研究中檔次的貼片機(jī)時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這是因?yàn)榫唾N片機(jī)而言，它本身就是高度智能化的機(jī)電一體化設(shè)備，是信息化的產(chǎn)物。研制貼片機(jī)，可以帶動(dòng)相關(guān)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，如精密機(jī)械制造以及其相關(guān)工藝；各種高精密的傳感技術(shù)；各種高性能的馬達(dá)制造技術(shù)；圖像處理以及傳感技術(shù)；X-Y伺服控制系統(tǒng)；復(fù)雜的軟件技術(shù)等等。
然而這些基礎(chǔ)技術(shù)，正是我國基礎(chǔ)工業(yè)落后的表現(xiàn)，考察一下我國各行各業(yè)的加工現(xiàn)狀，凡有先進(jìn)機(jī)械裝備的地方，幾乎是國外設(shè)備的天下。正如一位來自三峽水利工程的人大代表所說，用于三峽建設(shè)的重型設(shè)備幾乎都是國外進(jìn)口，并呼吁發(fā)展我國機(jī)械制造業(yè)以振興民族工業(yè)。這一方面是由于我國長期以來是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國（農(nóng)業(yè)機(jī)械也很落后），至今尚未完成工業(yè)化進(jìn)程的改造，而現(xiàn)在又面臨著信息化的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，如果說把信息化程度比作成人的大腦，那么機(jī)械制造業(yè)的強(qiáng)弱就如同人體的骨骼，一個(gè)人沒有強(qiáng)健的筋骨，盡管頭腦聰明也不能承擔(dān)長期高強(qiáng)度的工作。因此我們在發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，發(fā)展我們的機(jī)械加工業(yè)，特別是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，盡管需要大的投入，但從長久來看，將有利于國家的長久持續(xù)發(fā)展。其二，在我國SMT應(yīng)用領(lǐng)域，既有大型的OEM、EMS制造商，他們需求高速高精度的大型貼片機(jī)又有眾多的中小型企業(yè)以及用于開發(fā)研究的研究院。他們需要中低速高精度多功能貼片機(jī)，因此我們首先研制這類貼片機(jī)，向中小型企業(yè)提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的設(shè)備，既可以降低中小企業(yè)的生產(chǎn)成本，又可以降低設(shè)備本身的維護(hù)成本。在許多小型民營企業(yè)，至今仍因買不起進(jìn)口貼片機(jī)而采用手工貼片，不難想象，他們是多么希望早日買到價(jià)格相對較低而質(zhì)量也很優(yōu)良的國產(chǎn)貼片機(jī)。其三，我們要看到近二十年來，我國基本國力明顯增強(qiáng)，各項(xiàng)科研，以及機(jī)械加工業(yè)也取得了一定成績，特別是“863”項(xiàng)目中投入重金用于機(jī)器人的開發(fā)，其中軟件功能、傳感功能可用于貼片機(jī)的圖像處理、傳感及軟件開發(fā)的參考與借鑒。其四，這幾年的市場經(jīng)濟(jì)運(yùn)作，使各級領(lǐng)導(dǎo)在引進(jìn)外資，引進(jìn)技術(shù)以及應(yīng)用競爭機(jī)制，招投標(biāo)等各方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，過去在引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新過程中往往是只引進(jìn)、難消化，更不易創(chuàng)新，離不開引進(jìn)、引進(jìn)、再引進(jìn)的怪圈，因此政府決策部門一定要把錢投入到既有技術(shù)基礎(chǔ)，又有加工力量，又愿極積投入研制貼片機(jī)的企業(yè)，包括民營企業(yè)。調(diào)動(dòng)一切政策手段真正做到重金投入、立竿見影。如今研制國產(chǎn)化全自動(dòng)貼片機(jī)等SMT設(shè)備，已經(jīng)具備了“天時(shí)、地利、人和”的綜合條件。國產(chǎn)化貼片機(jī)投放市場將為時(shí)不會(huì)太遠(yuǎn)。
建立國家級SMT研究基地、培育世界知名機(jī)構(gòu)
國內(nèi)SMT工藝技術(shù)的應(yīng)用，主要依*引進(jìn)新設(shè)備、新材料的同時(shí)引進(jìn)了工藝技術(shù)，至今還沒有具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的領(lǐng)域與項(xiàng)目，國家級的SMT研究基地還少之又少。投入的資金仍是杯水車薪。以目前將要推廣的無鉛焊料來說，許多國家多年來都在從事無鉛焊料的研究，并推出Sn-Zn；Sn-Bi；Sn-Ag-Cu系列的無鉛錫膏，并在Sn-Ag-Cu系列中又出現(xiàn)不同Cu含量的品種，然而這么多的無鉛品種，將不利于電子組裝廠的使用和成本的降低，也不利于電子產(chǎn)品的維修護(hù)理，推行無鉛化焊料標(biāo)準(zhǔn)化的工作已提到議事日程，2002年11月，美國電子產(chǎn)品協(xié)會(huì)（NEMI），日本的電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)JEITA以及歐洲的SOLDERTEC，三方代表聚集日本東京，共同簽署了世界無鉛軟釬焊發(fā)展規(guī)劃的框架協(xié)議。提出了世界范圍內(nèi)推廣無鉛焊料的時(shí)間表，以及無鉛焊料的定義，（原則上規(guī)定無鉛焊料中Pb含量為0.1wt%）并推薦Sn-Ag-Cu合金作為通用無鉛焊料。
上述三家機(jī)構(gòu)均是世界知名的SMT研究機(jī)構(gòu)，特別NEMI多年來從事無鉛焊料的研究，他們在制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，均會(huì)考慮到本國的利益。在電子行業(yè)中，人們常說：“一流的企業(yè)制定標(biāo)準(zhǔn)，二流的企業(yè)生產(chǎn)品牌，三流的企業(yè)忙于制造”。由于我國缺乏早期研究，或無法成為世界知名機(jī)構(gòu)，也就無法參與國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的討論與制定。
SMT是一門新興的、綜合性的工程科學(xué)技術(shù)，涉及到機(jī)械、電子、光學(xué)、材料、化工、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)控制。知識(shí)密集、技術(shù)密集。在我國與之相應(yīng)的學(xué)科、專業(yè)建設(shè)和教學(xué)體系建設(shè)還剛剛起步，現(xiàn)有的大學(xué)所設(shè)工科院系很難滿足SMT要求。因此國家主管部門應(yīng)根據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有的研究院所，設(shè)立多個(gè)用于SMT領(lǐng)域的研究基地。從事SMT課題研究并極積參與世界級課題的討論與交流。爭取在一個(gè)不太長的時(shí)間內(nèi)培育出世界知名的SMT研究機(jī)構(gòu)，各級學(xué)會(huì)組織不僅僅滿足一年一度的學(xué)術(shù)交流會(huì)，而應(yīng)成為政府決策部門的助手；包括制定我國SMT產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃以及將要推行的無鉛化進(jìn)程時(shí)間表。按照美國IPC模式積極組建國內(nèi)的SMT研究機(jī)構(gòu)參與SMT相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定；積極從事SMT設(shè)備、工藝、材料的研究。本文現(xiàn)提出如下工藝課題供業(yè)內(nèi)人士研究參考：
* 無鉛焊料的研究（特別是適應(yīng)我國國情的無鉛焊料品種）；
* 無鉛焊及其與之配套的工藝研究（助焊劑、回流焊/波峰焊工藝、片式元件的無鉛化、PCB高溫的適應(yīng)性）；
* 0603元件貼片工藝（包括焊盤、模板窗口設(shè)計(jì)）；
* 回流焊工藝中回流時(shí)間與峰值溫度對焊點(diǎn)金屬間化合物（IMC）影響；
* 免清洗焊接工藝的研究；
* F?C底層填料與焊接工藝的研究；
* SMT大生產(chǎn)中防靜電技術(shù)的研究；
* SMT大生產(chǎn)中環(huán)保問題的研究；
* SMA清洗工藝的研究包括清洗測試標(biāo)準(zhǔn)與檢測儀器；
* SMT生產(chǎn)線計(jì)算機(jī)/網(wǎng)絡(luò)管理的研究；
* PCB的積成法制造技術(shù)；
* 導(dǎo)電膠與各向異性導(dǎo)電膠的研究，為將出現(xiàn)冷連接工藝做好超前研究；
當(dāng)然還有其它方面的研究，若能做好上述基礎(chǔ)工藝的研究，將會(huì)使我國SMT工藝水平躍上一個(gè)新的臺(tái)階。
在發(fā)展元器件方向，面對高速發(fā)展的SMT加工產(chǎn)業(yè)，其市場需求將大幅上升?，F(xiàn)有的國內(nèi)元器件產(chǎn)量，無論是品種還是產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了市場的需求。國外機(jī)構(gòu)預(yù)測表明：中國半導(dǎo)體市場需求將從2001年的130億美元上升到2005年的340億美元。這是一個(gè)多么有誘惑力的市場。市場的需求將會(huì)推動(dòng)我國元器件產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。
與國外SMT先進(jìn)技術(shù)相比，我國SMT技術(shù)存在很大差距。我國的SMT產(chǎn)業(yè)是何等的幼稚，但不管怎么說，SMT的中國時(shí)代正在來臨，中國正在成為SMT的全球制造中心，在這期間，我們存在著機(jī)遇，但更存在挑戰(zhàn)。
SMT是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)
SMT從狹意上講，是將片式元器件貼裝到PCB上，經(jīng)過整體加熱實(shí)現(xiàn)電子元器件互聯(lián)，但從廣意來講，它包含片式元器件、表面組裝設(shè)備、表面組裝工藝和材料。通常人們把表面組裝設(shè)備稱之為“硬件”，表面組裝工藝稱之為軟件，而電子元器件既是SMT的基礎(chǔ)，又是SMT發(fā)展的動(dòng)力，它推動(dòng)著SMT專用設(shè)備和裝聯(lián)工藝不斷更新和深化。而支持信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)正是芯片技術(shù)和組裝技術(shù)。芯片技術(shù)決定其電子產(chǎn)品的性能，是信息產(chǎn)業(yè)的核心，世界上芯片技術(shù)的龍頭正是信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的美國，近十年來的高速發(fā)展，支持美國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展；組裝技術(shù)即大生產(chǎn)技術(shù)，它是把先進(jìn)的信息技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的可供人們使用的電子產(chǎn)品，其過程既給社會(huì)帶來巨大的物質(zhì)財(cái)富，又給人們帶來物質(zhì)生活的享受和文明，如今各種數(shù)字化的電子產(chǎn)品琳瑯滿目，使人應(yīng)接不暇。因此從廣意上來講，SMT技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)是相互依存相互發(fā)展的，SMT已成為信息產(chǎn)業(yè)強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。為此近幾年來美國、歐洲、日本等都紛紛建立了涉及技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)制造的國家級研究機(jī)構(gòu)，以從事SMT方面的研究與開發(fā)。例如美國半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（SIA）每年發(fā)布的規(guī)格書，已在世界電子組裝技術(shù)發(fā)展中起到重要的指導(dǎo)作用。近期它在發(fā)布的規(guī)劃書中，十分引人注目的提出了三維立體安裝技術(shù)形態(tài)將成為今后安裝技術(shù)發(fā)展趨勢的預(yù)測，這意味著SIP（System in Package）及SOC（System-on-Chip）等系統(tǒng)模塊技術(shù)將有更快的發(fā)展；在歐洲，以瑞典的生產(chǎn)技術(shù)研究所（IVF）和德國IEM研究所為“牽頭”的研究機(jī)構(gòu)，從事組裝技術(shù)綠色化的研究，包括無鉛焊料，無VOC焊劑，PCB制造中限用阻燃劑的綠色化制造技術(shù)，并制定明確的使用時(shí)間表，以體現(xiàn)出其決心和信心；在日本，日本電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)（JEITA）等多個(gè)學(xué)術(shù)團(tuán)體，將“組裝技術(shù)”提升到“從電路設(shè)計(jì)到電子部件、安裝設(shè)備及關(guān)聯(lián)工藝技術(shù)最優(yōu)化的綜合結(jié)果”。并在這個(gè)基礎(chǔ)上，成立“電子系統(tǒng)集成聯(lián)絡(luò)協(xié)議會(huì)”不同專業(yè)協(xié)會(huì)相互溝通、相互協(xié)調(diào)，以戰(zhàn)略眼光制定本國的發(fā)展計(jì)劃。這些世界級研究機(jī)構(gòu)的動(dòng)向也為21世紀(jì)SMT的發(fā)展趨勢指出了明確的方向：
? 如今IC光刻技術(shù)已進(jìn)入納米時(shí)代，伴隨著I/O端子數(shù)的增多，器件的封裝形式也將由QFP快速地向球柵陣列式封裝形式過渡，BGA、CSP將成為封裝技術(shù)的主流，隨著F?C底層填料的開發(fā)成功，F(xiàn)?C器件也將進(jìn)入實(shí)用化階段。這意味著球柵陣列技術(shù)將開始取代周圍引腳表面貼裝器件就象表面貼裝元件取代通孔元件一樣，疊層芯片（Stracked Chip）SOC、SIP器件將會(huì)廣泛使用。
?與球柵陣式器件相配套的是PCB技術(shù)，包括基材的制造技術(shù)也將出現(xiàn)更新，如今高Tg，低TCE的基材不斷推出，特別積成法制造（BUM）的PCB技術(shù)每年以17%速度在增長，用BUM制造的PCB，其TCE可達(dá)到6ppm，這意味著與片式元件的TCE同等級別，BUM法制造的PCB將有力支撐著F?C的實(shí)際應(yīng)用。
? 隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，綠色化生產(chǎn)已成為大生產(chǎn)技術(shù)的新理念。這種新理念體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
?隨著無鉛焊料的開發(fā)成功，以及日本企業(yè)已經(jīng)部分在消費(fèi)類產(chǎn)品中使用；無鉛化進(jìn)程有加速化趨勢。特別是歐洲聯(lián)盟有關(guān)電氣與電子設(shè)備中廢料的法令（WEEE和RoHS）包括含鉛焊料的禁止將在2006年7月1日生效。這意味著全世界電子產(chǎn)品組裝將進(jìn)入無鉛化時(shí)代。
?PCB制造的過程中不再使用數(shù)種阻燃劑，由于它會(huì)造成因焚化PCB而產(chǎn)生二惡英（Dioxin），二惡英是一種會(huì)使人致癌的物質(zhì)，在日本PCB制造商還禁用不會(huì)產(chǎn)生二惡英的阻燃劑四溴二苯酚（TBBA tetrabromobis- phenol）。
?在焊劑使用中無VOC焊劑的應(yīng)用亦提到議事日程上來。
? 0201元件的使用將對印刷機(jī)、貼片機(jī)、回流爐技術(shù)以及檢測技術(shù)提出更高要求。模塊化、高速、高精度貼片機(jī)，以及能連線使用的AOI，AXI將成為設(shè)備制造方向。
?如今導(dǎo)電膠的電阻率已達(dá)到0.001Ω，綜合性能明顯提高，冷連接工藝已初露端倪。
? SMT生產(chǎn)線的管理方面已進(jìn)入計(jì)算機(jī)以及無線網(wǎng)絡(luò)管理，做到實(shí)時(shí)工藝參數(shù)采集和傳送。不僅是質(zhì)量上支持6Sigma標(biāo)準(zhǔn)，并向無人化管理邁進(jìn)。
不難看出，無論是片式器件的封裝形式，還是SMT設(shè)備與工藝，都在支持PCB向?qū)崿F(xiàn)高密度互連方向發(fā)展，并適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展的需求。無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通訊將更廣泛應(yīng)用；各種工業(yè)控制系統(tǒng)和設(shè)備將會(huì)做得更小，并且有消耗功率低和維修簡單的優(yōu)點(diǎn)；計(jì)算機(jī)和辦公外設(shè)將發(fā)展更快和更加可*性；醫(yī)療儀器將表現(xiàn)為更高的精密性。一句話，新的信息技術(shù)將給人們提供更方便、更安全、更保密，以及舒適和樂趣。因此說SMT是信息產(chǎn)業(yè)迅速壯大和突飛猛進(jìn)的主要支柱，在本世紀(jì)內(nèi)以至更長的一個(gè)歷史時(shí)期中SMT仍是電子產(chǎn)品組裝的主流和基礎(chǔ)。
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